(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、一端側がクランク軸に回転可能に連結される連結部となり、他端側が前記シリンダ内を揺動しつつ往復動するピストンと、
該ピストンの外周側に位置したピストンリング溝と、
前記ピストンと前記シリンダとの間をシールする前記ピストンリング溝に装着されたピストンリングとを備えてなる往復動圧縮機において、
前記ピストンリングは、合口部を有して拡縮径可能に形成され、
前記ピストンの外周側で前記ピストンリング溝の前記クランク軸側には、前記ピストンリング溝とは別のリング溝が設けられ、該リング溝に径方向への移動が規制されたガイドリングを設けたことを特徴とする往復動圧縮機。
【請求項２】
前記ガイドリングは、前記クランク軸側に開いたスカート部を有することを特徴とする請求項１記載の往復動圧縮機。
【請求項３】
前記ピストンリングと前記ガイドリングの間に、前記ピストンリングと前記ガイドリングを固定する強化プレートを設けることを特徴とする請求項１記載の往復動圧縮機。
【請求項４】
前記ピストンリングと前記ガイドリングとは、前記ピストンの先端に設けたリング保持部材により保持され、該リング保持部材を搭載する受部を有し、
前記リング保持部材と前記該受部とに、各々段差を設け、前記リング保持部材と前記受部を前記段差により嵌合させることを特徴とする請求項１記載の往復動圧縮機。
【請求項５】
前記リング保持部材と前記受部との間に、断熱層を設けたことを特徴とする請求項４記載の往復動圧縮機。
【請求項６】
シリンダと、一端側がクランク軸に回転可能に連結される連結部となり、他端側が前記シリンダ内を揺動しつつ往復動するピストンと、
該ピストンの外周側に位置したピストンリング溝と、
前記ピストンと前記シリンダとの間をシールする前記ピストンリング溝に装着されたピストンリングとを備えてなる往復動圧縮機において、
前記ピストンリングは、合口部を有して拡縮径可能に形成され、
前記ピストンの外周側で前記ピストンリング溝の前記クランク軸側には、前記ピストンリング溝とは別のリング溝が設けられ、該リング溝にガイドリングを設け、
前記ピストンの径方向への移動を抑制することを特徴とする往復動圧縮機。
【請求項７】
前記ガイドリングは、前記クランク軸側に開いたスカート部を有することを特徴とする請求項６記載の往復動圧縮機。
【請求項８】
前記ピストンリングと前記ガイドリングの間に、前記ピストンリングと前記ガイドリングを固定する強化プレートを設けることを特徴とする請求項６記載の往復動圧縮機。
【請求項９】
前記ピストンリングと前記ガイドリングとは、前記ピストンの先端に設けたリング保持部材により保持され、該リング保持部材を搭載する受部を有し、
前記リング保持部材と前記該受部とに、各々段差を設け、前記リング保持部材と前記受部を前記段差により嵌合させることを特徴とする請求項６記載の往復動圧縮機。
【請求項１０】
前記ピストンリングは、リング内周側の合口隙間がリング外周側の合口隙間と連通しないリークカットピストンリングであることを特徴とする請求項６記載の往復動圧縮機。
【請求項１１】
前記ピストンリングと前記ガイドリングとは、リング保持材により保持され、前記リング保持材は前記ピストンリングの合口隙間に勘合する突起を有することを特徴とする請求項６記載の往復動圧縮機。
【請求項１２】
前記ピストンリングと前記ガイドリングとは、リング保持部材により保持され、前記リング保持部材は端部にR加工を施したエッジを持たない構造とすることを特徴とする請求項６記載の往復動圧縮機。
【請求項１３】
前記リング保持部材と前記受部との間に、断熱層を設けたことを特徴とする請求項６記載の往復動圧縮機。
【請求項１４】
少なくとも二つ以上のピストンとシリンダの組み合わせを有して、１段圧縮側のピストンとシリンダの機構で圧縮した気体を、さらに、２段圧縮側のピストンとシリンダの機構で高圧圧縮をおこなう往復動圧縮機において、
前記２段圧縮側のピストンは、
該ピストンの外周側に位置したピストンリング溝と、
前記ピストンと前記シリンダとの間をシールするために前記ピストンリング溝に装着されたピストンリングとを備えてなり、
前記ピストンリングは、合口部を有して拡縮径可能に形成され、
前記ピストンの外周側で前記ピストンリング溝の前記クランク軸側には、前記ピストンリング溝とは別のリング溝が設けられ、該リング溝に径方向への移動が規制されたガイドリングを設けたことを特徴とする往復動圧縮機。
【請求項１５】
前記１段圧縮側のピストンは、リップリングを装着したことを特徴とする請求項１４記載の往復動圧縮機。
【請求項１６】
前記１段圧縮側のピストンは、ピストンリングを装着したことを特徴とする請求項１４記載の往復動圧縮機。
【請求項１７】
前記１段圧縮側のピストンは、ガイドリングを装着したことを特徴とする請求項１６記載の往復動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復動圧縮機に係り、特に、ピストンがシリンダ内で揺動する揺動型の往復動圧縮機であって、組立てが容易であり、高圧圧縮でも、長耐久性を維持することのできる往復動圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
往復動圧縮機は、気体を圧縮する圧縮機の内で、構造が簡単であり、高圧縮が可能であることから、様々な分野で用いられている。
【０００３】
往復動圧縮機には、特許文献１の図７に見られるようなピストンと連接棒をベアリング機構により、回転自在に連結させたタイプ（ピストン式）と、特許文献２のように、ピストンロッドと、ピストンの上部の圧縮に係る部分を一体に形成させた揺動型の往復動圧縮機がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２９７９２４号公報
【特許文献２】特開２００６−１５２９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
往復動圧縮機は、小型で簡易な機構ながら、高圧縮が可能であることが特徴であり、ユーザのニーズも高性能、高圧縮の要請が高まっている。
【０００６】
ところで、特許文献２の示される揺動型の往復動圧縮機は、ピストンの上部にあたる部分に、ピストンリングを取り付けた構造であるため、組立てが簡易で製造コストが抑えられるという利点があるものの、ピストンの回転に伴い、揺動角が大きくなったときに、シリンダの中芯とのずれが生じる（特許文献２の図６の場合）。
【０００７】
ピストンリングには、このようなずれを吸収する構造を持たせるようにしてあるもの、高圧縮の場合には、ピストンとシリンダの内壁がこすれて、ピストンリングのシリンダの「かじり」の問題が大きくなる。
【０００８】
また、このような揺動型の往復動圧縮機は、特許文献１の図７のようなピストンの構造を有する往復動圧縮機に比べて、ピストンの圧縮に係る部分の構造が簡易であり、金属部分が少なく、大端部（回転軸側）に熱が伝わりやすいという問題点がある。
【０００９】
また、揺動型の往復動圧縮機はピストン式と違い、ライダーリングを持たないため、圧縮時にピストンリングが受ける側圧がピストン型に比べ大きくなり、リングが破損・変形しやすいという問題点がある。
【００１０】
また、揺動型の往復動圧縮機は、圧縮時にピストンリングの合口が回転し揺動方向にきた際、合口部のシールが悪くなり性能が低下する問題点がある。
【００１１】
上記のような問題点は、多段圧縮の高圧圧縮側で特に大きくなる。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、揺動型の往復圧縮機において、高圧縮であっても、高性能を維持し、長耐久性を維持し、大端部への熱の伝播を防止することのできる揺動型の往復圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の往復動圧縮機は、揺動式のピストン機構を有する往復動圧縮機であって、ピストンとシリンダとの間をシールするためにピストンリング溝に装着されたピストンリングと設ける。そして、ピストンの外周側でそのピストンリング溝のクランク軸側に、ピストンリング溝とは別のリング溝を設けて、そのリング溝に径方向への移動が規制されたガイドリングを設けるようにする。
【００１４】
望ましくは、ガイドリングは、クランク軸側に開いたスカート形状になるようにする。
【００１５】
また、ピストンリングにはリング内周側の合口隙間がリング外周側の合口隙間と連通しないリークカットピストンリングを採用する。
【００１６】
また、ピストンリングはエッジ部で側圧を受けないようリング受け部の端部にＲ加工を施した。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、揺動型の往復圧縮機において、高圧縮であっても、高性能、長耐久性を維持し、大端部への熱の伝播を防止することのできる揺動型の往復圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る往復動圧縮機の断面図である。
【図２】図１に示した第一の実施形態に係る往復動圧縮機のＩ−Ｉ断面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る往復動圧縮機のピストンの上部近傍の拡大図である。
【図４】ピストンリング４４の形状を説明する図である。
【図５】ガイドリング４３の形状を説明する図である。
【図６】ピストンの上部近傍のパーツを分解して示した側面図である。
【図７】ピストンロッド部４７とその上部のパーツを分解して示した斜視図である。
【図８Ａ】ピストンの上死点の様子を示した図である。
【図８Ｂ】ピストンの下死点の様子を示した図である。
【図８Ｃ】ピストンのシリンダに対する揺動角が最大になったときの様子を示した図である。
【図９】第一の実施形態の変形例１に係るガイドリングの形状を説明する図である。
【図１０】第一の実施形態の変形例２に係るピストンの上部近傍の拡大図である。
【図１１】第一の実施形態の変形例３に係るピストンの上部近傍の拡大図である。
【図１２】第一の実施形態の変形例４に係るピストンの上部近傍の拡大図である。
【図１３】本発明の第二の実施形態に係る往復動圧縮機の断面図である。
【図１４】図１に示した第二の実施形態に係る往復動圧縮機のＩ−Ｉ断面図である。
【図１５】本発明の第二の実施形態に係る往復動圧縮機のピストンの上部近傍の拡大図である。
【図１６】本発明の第三の実施形態に係る圧縮部を分解して示した斜視図である。
【図１７】本発明の第三の実施形態に係る往復動圧縮機の圧縮部詳細図である。
【図１８】本発明の第三の実施形態に係る回り止めを示した斜視図である。
【図１９】本発明の第三の実施形態に係る高剛性ピストンリングの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る各実施形態を、図１ないし図１９を用いて説明する。
【００２０】
〔実施形態１〕
以下、本発明に係る第一の実施形態を、図１ないし図１２を用いて説明する。
【００２１】
先ず、図１ないし図７を用いて本発明の第一の実施形態に係る往復動圧縮機の構造について説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態に係る往復動圧縮機の断面図である。
図２は、図１に示した第一の実施形態に係る往復動圧縮機のＩ−Ｉ断面図である。
図３は、本発明の第一の実施形態に係る往復動圧縮機のピストンの上部近傍の拡大図である。
図４は、ピストンリング４４の形状を説明する図である。
図５は、ガイドリング４３の形状を説明する図である。
図６は、ピストンの上部近傍のパーツを分解して示した側面図である。
図７は、ピストンロッド部４７とその上部のパーツを分解して示した斜視図である。
【００２２】
往復動圧縮機１０は、気体（流体）を吸引し圧縮して吐出するものである。図１および図２に示すように、往復動圧縮機１０は、クランクケース１１を有しており、クランクケース１１は、内部がクランク室１２とされている。このクランクケース１１には、図１に示すように電動モータ１５が取り付けられている。電動モータ１５は、ステータ１６とロータ１７とで構成され、ステータ１６はステータホルダ１８に取付けられている。ロータ１７は、キー溝１９に取付けられたキー２０と嵌合しているロータオサエ２１に固定され、ロータオサエ２１は、クランクケース１１の軸受保持部２２に保持された軸受２３と、軸受保持部２４に保持された軸受２５に支持された出力軸２６に固定される。
【００２３】
そして、電動モータ１５の出力軸２６の一端側が、クランク室１２内に突出しており、この部分に、電動モータ１５の出力軸２６とでクランク軸２８を構成するクランク部材２９が偏心状態で固定されている。出力軸２６には、キー溝３１が形成されており、クランク部材２９には、外周部に対し偏心して出力軸２６を嵌合させる嵌合穴３２が形成されるとともにこの嵌合穴３２にキー溝３３が形成されていて、これらキー溝３１，３３にキー３４が嵌合されることで、出力軸２６にクランク部材２９が一体化されている。これにより、クランクケース１１は、軸受２３、軸受２５を介してクランク軸２８を支持する。
【００２４】
また、電動モータ１５の出力軸２６には、その中間位置にクランク部材２９に当接してバランスウェイト３７が、出力軸２６に螺合されるナット３８で固定されており、出力軸２６の先端位置には、冷却ファン３９が固定されている
クランクケース１１上には、円筒状のシリンダ４５が基端側において取り付けられている。このシリンダ４５は、その内周面４６の基端側がクランク室１２内に開口する。また、シリンダ４５の先端側には弁座板４８およびシリンダヘッド本体４９からなるシリンダヘッド５０が搭載されている。
【００２５】
シリンダヘッド本体４９には、図２に示すように、外部に連通する吸込室５１と、外部に連通する吐出室５２とが画成されている。
【００２６】
弁座板４８は、シリンダ４５とシリンダヘッド本体４９との間に介装されるもので、この弁座板４８には、吸込室５１をシリンダ４５側の圧縮室６１に連通させる吸込穴５７と、吐出室５２を圧縮室６１に連通させる吐出穴５８とが形成されている。また、弁座板４８にはリード弁としての吸込弁５９および吐出弁６０が取り付けられ、これら吸込弁５９および吐出弁６０は、基端側がネジ等を介して弁座板４８に固定された固定端となり、先端側は自由端となって、吸込穴５７、吐出穴５８をそれぞれ開閉する。
【００２７】
シリンダ４５内には、揺動式のピストン６３が摺動可能に挿嵌されている。このピストン６３は、その一端側にあってクランク室１２内に位置して偏心回転するクランク部材２９に対して軸受５３を介して回転可能に連結される円環状の連結部５４と、この連結部５４にその半径方向に延出するように一体形成されてシリンダ４５内へと伸長する棒状のピストンロッド部４７と、ピストンロッド部４７の連結部５４とは反対側に中心を一致させて一体成型された円板状の受部４０とを有する揺動部材４１と、この揺動部材４１の受部４０にネジ止めにより同軸に取り付けられる円板上のリング保持部材４２と、このリング保持部材４２に嵌合する円板状のリング保持材５６とからなっている。ここで、ピストン６３の他端側にある、揺動部材４６に受部４０とリング保持部材４２およびリング保持部材５６とが、互いに連結されることで、シリンダ４５内を揺動しつつ往復動してシリンダヘッド５０との間に圧縮室６１を画成する。なお、リング保持部材４２，５６は一体成型としてもよい。
【００２８】
リング保持部材４２およびリング保持部材５６を円板状の受部４０にネジ止めすることで、外周側に、半径方向内方に凹む円環状のピストンリング溝６４が形成される。これによりリング保持部材４２およびリング保持部材５６には、ピストンリング溝６４を間に形成するように、ピストンロッド部４７とは反対側（圧縮室６１側）にフランジ部６６が、ピストンロッド部４７側にフランジ部６７がそれぞれ形成されている。そして両フランジ部６６，６７の間のピストンリング溝６４に、ピストン６３とシリンダ４５をシールするピストンリング４４が装着されている。
【００２９】
ピストンリング４４は、耐摩耗性および自己潤滑性に優れた樹脂材料によって、ほぼ円環状に形成されている。ピストンリング４４は、断面は、ほぼ矩形状であり、径方向幅がほぼ全周にわたって一定となっている。また、ピストンリング４４には、その周方向に合口部が形成されており、合口部によってシール性を維持しつつ拡縮径可能となっている。加えて、ピストンリング４４は、ピストン６３が上死点位置あるいは下死点位置にあるとき、シリンダ４５の内周面４６に接触する状態での内径が、ピストンリング溝６４の最小径よりも大径になっている。これにより、ピストンリング４４は、ピストン６３に対して、径方向への移動が可能となっている。また、ピストンリング４４は、回転を規制する構造にはなっていないため、ピストン６３に対して回転も可能となっている。
【００３０】
ここで、図４を用いてピストンリング４４の構造について詳細に説明する。図４（ａ）が上面図、図４（ｂ）が側面図、図４（ｃ）が図４（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００３１】
図４に形状が示されるピストンリング４４は、耐摩耗性および自己潤滑性に優れたバネ性を有する樹脂材料によって、ほぼ円環状に一体成型されている。ピストンリング４４は、ほぼ円弧状の主環部８８と、主環部８８の周方向の一端にあって、主環部８８の軸方向一端に偏って主環部８８よりも薄く形成された円弧状のベース部８９と、主環部８８の周方向の他端にあって、主環部８８の軸方向他端に偏って主環部８８よりも薄く形成された円弧状のベース部９０とを有している。両側のベース部８９，９０は、互いにピストンリング４４の軸方向に位置がずれ周方向に重なり合うことにより接触する合わせ面８９ａ，９０ａを形成することになる。これらのベース部８９，９０を合わせた軸方向長さは、主環部８８の軸方向長さと同等となっている。
【００３２】
これらのベース部８９，９０が、合口部９１を構成している。すなわち、この合口部９１を構成する両側のベース部８９，９０が周方向にずれることで、ピストンリング４４が拡縮可能となっている。ピストンリング４４は、自然状態で、主環部８８の周方向の一端側にあるベース部８９と主環部８８の他端部との間に周方向の合口隙間９２が形成されることになり、主環部８８の他端側にあるベース部９０と主環部８８の一端部との間にも同様の合口隙間９３が形成されることになる。ピストンリング４４の拡縮時には、これら合口隙間９２，９３が拡縮する。
【００３３】
また、本実施形態において、リング保持部材４２を円板状の受部４０にネジ止めすることにより、外周側に、半径方向内方に凹む円環状のガイドリング溝６５が形成される。ガイドリング溝６５には、リング保持部材４２とシリンダ４５の中心を同軸上に固定するほぼ円板形状のガイドリング４３が装着されている。図５は、ガイドリング４３の形状を示したものである。ここで、図５（ａ）がガイドリング４３をピストンロッド部４７の方向から見た図であり、図５（ｂ）が図５（ａ）のＡ−Ａ断面図である。ガイドリング４３には、ガイドリング４３とシリンダ４５の内壁面４６との接触面を増やすためのスカート部７１が形成される。
【００３４】
このピストンリング４４と、ガイドリング４３が装着されているピストンのヘッドの近傍のパーツを分解すると、図６および図７に示されるようになる。なお、図７に示されるテンションリング４４ｔは、ピストンリング４３の内部にはめ込まれて、リングの広がり力より、ピストンリング４４を外側に広げて、シリンダ４５の内周面４６に密着するようにせしめるものである。
【００３５】
ピストン６３は、クランク部材２９の回転によって連結部５４が偏心回転することと、リング保持部材４２に支持されたピストンリング４４およびガイドリング４３がシリンダ４５の内周面４６で摺動案内されることによって、リング保持部材４２，５６がクランク軸直交方向に揺動しつつ、シリンダ４５内を往復動する。
【００３６】
以上が本実施形態に係る往復動圧縮機１０の構成であるが、次にその作動について、これまでの図に加えて、図８Ａないし図８Ｃを用いて説明する。
図８Ａは、ピストンの上死点の様子を示した図である。
図８Ｂは、ピストンの下死点の様子を示した図である。
図８Ｃは、ピストンのシリンダに対する揺動角が最大になったときの様子を示した図である。
【００３７】
電動モータ１５が回転駆動されると、その出力軸２６に固定されたクランク部材２９が偏心回転運動をおこなう。すると、このクランク部材２９に軸受５３を介して回転可能に連結されたピストン６３が、そのリング保持部材４２，５６、およびピストンリング４４、ガイドリング４３をシリンダ４５内で往復動させる。そして、吸入行程では、リング保持部材５６およびピストンリング４４のシリンダヘッド５０とは反対方向への移動で圧縮室６１が拡大し、吐出弁６０は閉状態のまま吸込弁５９を開いて気体を圧縮室６１に導入する。続く圧縮行程では、リング保持部材５６およびピストンリング４４のシリンダヘッド５０の方向への移動で圧縮室６１が縮小し吸込弁５９は閉状態のまま吐出弁６０を開いて圧縮室６１から圧縮気体をシリンダヘッド５０内の吐出室５２に吐出する。
【００３８】
以上の作動中、リング保持部材５６およびピストンリング４４は、シリンダ４５内で揺動しながら往復動することになる。
【００３９】
すなわち、最も圧縮室６１を拡大した下死点では、ピストン６３はとシリンダ４５とが同軸となっている（図８Ｂ）。そして、この状態から圧縮工程をおこなうべくクランク部材２９が半時計周りに回転し、圧縮室６１を縮小させる方向にリング保持部材４２，５６ピストンリング４４およびガイドリング４３を移動させると、上死点と下死点との中間まで連結部５４が上側に移動しながら偏心回転し、上死点と下死点との中間で連結部５４が最もシリンダ４５側に位置する（図８Ｃ）。このとき、リング保持部材４２，５６はシリンダ４５の中心軸線に対し最も傾斜することになる。
【００４０】
続いて、上死点に向かう最中に、リング保持部材４２，５６には、自重による力と揺動による遠心力とで下向きの最大力Ｆが発生することになる。しかしながら、ガイドリング４３がリング保持部材４２，５６の下方移動を規制することになるため、ピストンリング溝６４が中心をシリンダ４５の中心とほぼ一致させた状態に維持され、ピストンリング４４がリング保持部材４２に対して中心をほぼ一致させた状態に維持される。その後、最も圧縮室６１を縮小した上死点では、ピストン６３とシリンダ４５とが同軸となって圧縮工程が終了する（図８Ａ）。
【００４１】
リング保持部材４２が上死点にある状態からクランク部材２９が吸込工程をおこなうべく回転すると、ピストン６３は、圧縮室６１を拡大させる方向にリング保持部材４２，５６、ピストンリング４４およびガイドリング４３を移動させることになり、上死点と下死点との中間まで、連結部５４が下側に移動しながら偏芯回転し、上死点と下死点との中間で最も連結部５４が最もシリンダ側に位置する。このときリング保持部材４２は、シリンダ４５の中心軸線に対し最も傾斜することになる。
【００４２】
続いて、下死点に向かうにしたがって連結部５４は中央に戻ることになり、最も圧縮室６１を拡大した下死点では、ピストン６３とシリンダ４５とが同軸となって吸入工程が終了する。
【００４３】
以上に述べたように本実施形態によれば、圧縮工程時に発生する下向きの最大力Ｆによるリング保持部材４２，５６の下方移動をガイドリングが規制するため、ピストンリング溝６４が中心をシリンダ４５の中心とほぼ一致させた状態に維持される。これにより、ピストンリング４４はリング保持部材４２の中心に常に位置されるため、ピストンリング４４とリング保持部材４２の中心位置ずれによって発生する、圧縮空気の圧力によるピストンリング４４のリング保持部材４２からの脱落を防止することができる。
【００４４】
また、ガイドリング４３はガイドリング溝６５に装着されネジ止めされることより、ガイドリング４３とリング保持部材４２の中心が一致する。また、シリンダ４５をクランクケース１１に組み付けた際に、ガイドリング４３がシリンダ内壁面４６に接触しシリンダ４５の組立位置を決定する。よって、シリンダ４５とリング保持部材４２の中心が一致する。これによりリング保持部材４２上に装着されるピストンリング４４とシリンダ４５の芯出し（センタリング）をおこなうことが可能になる。
【００４５】
また、ガイドリング４３によって、ピストンリング４４が摩耗した際のリング保持部材４２，５６とシリンダ４５との接触を防止することができる、製品の壊れ様改善をおこなうことができる。
【００４６】
また、ガイドリング４３をリング保持部材４２と受部４０の間に挟み込むことで、圧縮室６１で発生する圧縮熱がリング保持部材４２からピストンロッド部４７に伝わるのを防ぐことができ大端部の温度を低減することができる。これにより軸受５３の寿命を延長することが可能である。
【００４７】
次に、図９ないし図１１を用いて本発明の第一の実施形態の各種の変形例について説明
する。
図９は、第一の実施形態の変形例１に係るガイドリングの形状を説明する図である。
図１０は、第一の実施形態の変形例２に係るピストンの上部近傍の拡大図である。
図１１は、第一の実施形態の変形例３に係るピストンの上部近傍の拡大図である。
図１２は、第一の実施形態の変形例４に係るピストンの上部近傍の拡大図である。
【００４８】
変形例１は、ガイドリング４３の形状に関するものである。本実施形態のガイドリング４３は、図５に示されるようにスカート部７１を有していたが、この変形例１では、図９に示されるようにガイドリング４３からスカート部７１をとり除き、形状を矩形形状にしたものである。
【００４９】
変形例２は、リング保持部材４と受部４０の形状に関するものである。この変形例２では、図１０に示されるように、受部４０に段がついており、リング保持部材４２と受部４０を嵌合させることにより、ピストンロッド部４７とリング保持部材４２の中心を一致させることができる。
【００５０】
変形例３は、変形例２に対して、さらに、リング保持部材４２と受部４０の間に断熱空気層７０を設けたものである。この断熱空気層７０により、圧縮室６１内で圧縮された圧縮空気によって発生する熱がピストンロッド部４７の大端部に伝わるのを防ぐことができ、軸受５３の寿命を伸ばすことができる。
【００５１】
変形例４は、図１２に示されるように、ピストンリング４４を支持する強化プレート９５を設けたものである。この強化プレート９５により、ピストンリング４４を支えて、ぐらつきを防止し、かつ、ガイドリング４３もしっかりと固定することができる。
【００５２】
〔実施形態２〕
以下、本発明に係る第二の実施形態を、図１３ないし図１５を用いて説明する。
【００５３】
第一の実施形態は、圧縮工程は１段圧縮であったが、本実施形態は、圧縮工程を２段圧縮にしたものである。
図１３は、本発明の第二の実施形態に係る往復動圧縮機の断面図である。
図１４は、図１に示した第二の実施形態に係る往復動圧縮機のＩ−Ｉ断面図である。
図１５は、本発明の第二の実施形態に係る往復動圧縮機のピストンの上部近傍の拡大図である。
【００５４】
本実施形態の往復動圧縮機の出力軸２６には、図１３に示されるように、ピストンリング４４、ガイドリング４３をピストンリング溝６４、ガイドリング溝６５に装着したピストン６３の他に、リップリング８６を有するピストン７３が、クランク部材７５に形成されるキー溝７４、出力軸２６に形成されるキー溝３１にキー３４が嵌合されることにより、出力軸２６にクランク部材７３が一体化されている
シリンダ７６内には、揺動式のピストン７３が摺動可能に挿嵌されている。このピストン７３は、その一端側にあってクランク室１２内に位置して偏心回転するクランク部材７３に対して軸受７７を介して回転可能に連結される円環状の連結部７８と、この連結部７８にその半径方向に延出するように一体形成されてシリンダ７６内へと伸長する棒状のピストンロッド部７９と、ピストンロッド部７９の連結部７８とは反対側に中心を一致させて一体成型された円板状の受部８０とを有する揺動部材８１と、この揺動部材８１の受部８０にネジ止めにより同軸に取り付けられる円板上のリング保持部材８２とからなっている。ここで、ピストン７３の他端側にある揺動部材８１に、受部８０とリング保持部材８２とが、互いに連結されることにより、シリンダ７６内を揺動しつつ往復動してシリンダヘッド８３との間に圧縮室８４を画成する。また、リング保持部８２と受部８０との間に形成されるリップリング溝８５にリップリング８６が装着される。なお、圧縮工程の作動については、第一の実施形態で説明したものと同様である。
【００５５】
本実施形態においては、リップリング８６を有するピストン７３で一次圧縮をおこない、その圧縮された空気を、配管８７を通してシリンダ４５内に送り、ピストンリング４４およびガイドリング４３を有するピストン６３にて二次圧縮をおこなう。リップリング８６を有するピストン７３の要部の拡大図は、図１５に示されるようになる。
【００５６】
以上に述べたように、本実施形態によれば、コスト的にメリットがある揺動式のピストンを１段圧縮側、２段圧縮側の両方に用いて二段圧縮をおこなうことができ、効率の良い空気の圧縮が可能となる。
【００５７】
次に、本実施形態の変形例を以下に述べる。
【００５８】
２段階圧縮機において、１段圧縮の部分に、ピストンリング４４を用いた構造でもよい。
【００５９】
さらに、１段圧縮、２段圧縮ともにピストンリング４４およびガイドリング４３の双方を有するピストン６３でおこなう構造であってもよい。ピストンリング４４を用いた構造は、製造コストはかかるものの、リップリング８６よりピストンリング４４の方が高圧の空気を圧縮可能なため、ピストンリング４４を用いた構造とすることによって、１段圧縮においてより高圧の空気の圧縮が可能となり、圧縮機効率を高め、圧縮機全体として、更なる高圧化が可能となる。
【００６０】
〔実施形態３〕
以下、本発明に係る第三の実施形態を、図１６ないし図１９を用いて説明する。
【００６１】
第三の実施形態は、第二の実施形態で示した多段圧縮機の高圧側圧縮部の詳細について記載したものである。
図１６は、本発明の第三の実施形態に係る圧縮部を分解して示した斜視図である。
図１７は、本発明の第三の実施形態に係る往復動圧縮機の圧縮部詳細図である。
図１８は、本発明の第三の実施形態に係る回り止めを示した斜視図である。
図１９は、本発明の第三の実施形態に係る高剛性ピストンリングの図である。
【００６２】
本実施形態の多段圧縮機の高圧側圧縮部には、図１６で示すように連接棒１００にベアリング１０１が焼きばめされ、そのベアリング１０１にクランク部材１０２が圧入されている。また、連接棒１００にガイドリング１０３、リング保持部材１０４、ピストンリング１０５、リング保持材１０６順に組立を行いネジ１０７にて各部品を固定する。
【００６３】
ピストンリング１０５には図１９で示すようなリークカットピストンリングを用いる。リークカットピストンリングは、リングの軸方向及び径方向においてベース部が重なり合う構造のピストンリングである。即ち、リングが拡張した場合において、合口隙間がリング内周側とリング外周側に形成されるが、双方がずれた位置に形成されるため、双方の合口隙間が連通しない構造とっている。
【００６４】
従って、リークカットピストンリングは、リング内周側の合口隙間がリング外周側の合口隙間と連通しない構造のため、ピストンリング１０５にかかる背圧がリング内周側から漏れなくなる。よって第一の実施形態で説明したテンションリング４４ｔが必要なくなる。
【００６５】
また、図１７に示すようにリング保持部材１０４のリング受け部端部１０８にはエッジにならないR加工を施した。
【００６６】
また、図１８に示すようにリング保持材１０６に突起１０９を設け、ピストンリング１０５のリング切片き部（合口隙間）１１０に突起１０９をはめ込む構造とした。
【００６７】
以上に述べたように、本実施形態によれば、リークカットピストンリングは、リング内周側の合口部がリング外周側の合口隙間と連通しないを持たない構造のため、ピストンリング１０５にかかる背圧がリング内周側から漏れなくなることで、第一の実施形態で説明したテンションリング４４ｔが必要なくなる。よって原価低減、組立性の向上が期待される。
【００６８】
また、リング保持部材１０４のリング受け部端部１０８にR加工を施すことで、上述した圧縮工程においてピストンリング１０５が圧縮空気の圧力及び、摺動運動における側圧によって変形・破損することを防止することができる。これは、リング受け部端部１０８がエッジならばピストンリング１０５にはリング受け端部１０８を起点に上記の力がかかり、応力が集中するが、端部にＲ加工を施すことで、リング受け部端部１０８に応力が集中するのを防ぐことができるためである。
【００６９】
また、リング保持材１０６に突起１０９を設け、ピストンリング１０５の合口隙間１１０に勘合させることにより、連接棒１００に固定されたリング保持材１０６がピストンリング１０５の回り止めの働きをする。ピストンリング１０５が回転しないことで、ピストンリング１０５の合口部１１１が揺動方向にくるのを防止することができ、ピストンリング１０５の合口部１１１のシール性が低下しないため、性能低下を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０…往復動圧縮機
１１…クランクケース
１５…電動モータ
２６…出力軸
２８…クランク軸
４０…受部
４２…リング保持部材
４３…ガイドリング
４４…ピストンリング
４５…シリンダ
４７…ピストンロッド部
５６…リング保持材
８２…リング保持部材
８６…リップリング
７０…断熱空気層
７１…スカート部
７３…ピストン
７６…シリンダ
７９…ピストンロッド部
８０…受部
８７…配管
９５…強化プレート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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